機艙罩與導流罩的分片設計

高新陽 ，李艷杰

(1.身份證號：370722197811143518，山東 德州 253034； 2.山東華宇工學院，山東 德州 253034)

0 引言

市場上風電渦輪機功率越來越大，陸上主流機型已由2MW系列升級到了3MW、4MW系列，個別引領企業已有6MW系列安裝試運行。海上機型已由5MW系列升級到8MW系列，國外先進主機廠已經做到了10 MW、12MW系列的批量交付。對于大兆瓦風電機組而言，其對應的主機架、發電機組、減速機等部件外形尺寸也越來越大，因而使用的防護外殼即機艙罩及導流罩產品外廓尺寸也越來越大，對生產操作效率的影響增大。普通的陸上2MW系列機艙罩產品，其外殼尺寸長度大部分為11 m左右，寬度4 m左右，高度3.8 m左右。海上5MW系列機艙罩產品，其外殼尺寸長度大部分為13 m左右，寬度4.5 m以上，甚至達6 m多，高度4 m左右，個別機型6 m高。由于外殼尺寸超大，對外殼產品的生產制作及運輸都提出了較高要求。風機主廠區往往建在靠近風場或靠近港口的地方，便于主機運輸發運，其地理位置較偏遠，如果靠近風機主廠區來配套生產，理論上是最好的，但風機外殼絕大多數為玻璃鋼復合材料產品，對制作環境及作業人員的素質要求較高，同時因遠離材料供應商，對供應鏈管理及質量控制提出了很高要求?？紤]到環保及市場風險等因素，盲目建廠將造成人力及資源的浪費，如果產品做成分片式，既降低了生產難度，又便于組織批量生產，可提高成型質量，運輸方式及運輸數量都有更多的選擇，可以在遠離主機廠的地方生產，降低異地建廠及管理成本。

1 機艙罩和導流罩分片原則

機艙罩和導流罩的設計原則主要考慮以下幾點：根據具體規劃項目及生產需求來確定分片的大體思路，如地理位置、廠區規劃、人員素質等。根據成型工藝(真空袋工藝或RTM工藝)及批量大小來確定產品分片，以保證產品制作的工藝性，并兼顧生產效率的優質高效。根據具體的運輸要求來進一步確定分片尺寸。根據外形及產品美觀要求，確定具體的分片設計。

2 分片設計注意事項

分片設計過程中，需要注意片與片之間的連接密封方式，根據位置不同選擇合適的連接密封方式，如采用密封膠或密封條，或兩者皆使用。剛性增強方式，采用折邊法蘭或內部增加加強筋或采用泡沫三明治結構。要綜合考慮裝配工藝性及可維護性、運輸的方便性及運輸數量，根據產品結構及主廠已有的管理作業方式來選擇，如果是新的組裝基地，其選擇的靈活度會高很多，受到的約束較少。

3 分片前后產品設計對比分析

3.1 原產品設計

原產品設計為3片式，如圖1所示，圖2為組裝圖。

說明：1.左底板；2.右底板；3.上頂板。圖1 3片式分片圖Fig.1 3-part drawing

圖2 3片式組裝圖Fig.2 3-part assembly drawing

整體設計結構優缺點如下。優點：主機廠裝配簡單，裝配任務少，易于裝配，生產效率較高。缺點：所用模具結構只能為組合式。產品外表結構較復雜，產品的鋪層及成型難度較大，后期需要的修補量較多，既影響外觀質量又增加了生產成本。產品存放需要空間較大，需要較大的堆場。由于外形尺寸較大，屬于超限產品，對運輸及產品防護要求較高，運輸成本較高。

3.2 分片后新產品設計

分片后的結構如圖3所示。原機艙罩分成8片，分片后組裝如圖4所示。

說明：1.左底板；2.右底板；3.左側墻；4.右側墻；5.頂板1；6.頂板2；7.頂板3；8.后尾板。圖3 8片式分片圖Fig.3 8-part drawing

圖4 8片式組裝圖Fig.4 8-part assembly drawing

產品分片后的優點：產品變小，模具制作、鋪層及成型難度降低，成型后產品質量好，維修量減少。產品存放難度降低，空間利用率較大。新結構降低了運輸要求，可以多套運輸，且運輸方式多樣，運輸成本較現有方式降低很多。

產品分片后的缺點：新結構分片后，增加了分片組裝任務，對裝配組織和管理提出較高要求，組裝成本提高。

4 結語

考慮到風電產品一般安裝到偏遠風大地區，為減少運輸成本及難度，主機廠一般都在接近風場的地方建立組裝廠，而機艙罩及導流罩配套商如果也用類似的模式建廠及管理，生產成本非常高，且復合材料的生產對人員素質、技能及環境要求很高。隨著主機廠的分散布局及全球化發展，機艙罩及導流罩供應商也需要提供相關產品，滿足主機廠的要求。為保證質量統一及后期維護的簡化，需要對產品進行分片考慮，以滿足主機廠多樣化及多區域化的需求。